本节介绍一下代数定理,借助代数定理能解决许多求变数的最大值或最小值的问题。在此之前,我们先看看下述问题。
【问题】如果两个数的和一定,想让它们的乘积最大,这两个数分别是多少?
【解答】将两个数的和设成a,那么需要求的两个数就可以这样表示
x表示每个数与的差。那么,它们的乘积是
显然x的值越小,此式的乘积就越大。当x=0,也就是这两个数相等时,它们的乘积最大。
接着,我们再看看3个数的情况。
【问题】把3个数的和设成a,如果使它们的乘积最大,那么这三个数分别是多少?
【解答】我们需要用到上文中的结论来解决该问题。
如分别是互不相等的3个数,即任一个数都不是,那么这其中必然有一个大于,设该数为:
同样,这其中必然有一个数小于,把这个数设为
又x与y都是正数,那么显然第三个数可以表示为
也就是说,如果把a分成互不相等的3个数,它们的乘积一定比上面的乘积小。即将a平均分成3份时,它们的乘积是最大值。
同理。我们可以证明4个数、5个数,甚至更多数的情况。它们都是在各部分相等的时候乘积最大。
下面,我们继续讨论。
【问题】如果x+y=a,那么当x与y分别是多少时,xpyq的值最大?
【解答】实际上,此题是求x为何值时,式子
xp(a-x)q(www.daowen.com)
的值最大。
将上式乘以,得
很明显,当此式的值最大时,前面的式子才能取到最大值。
将上式进行变换,如下:
以上所有乘数的和为
显然,它们的和为常数。
依照前面的分析,可以得出下面的结论:当每个乘数相同时,
它们的乘积取最大值,即
时,上面的乘积最大。
由a-x=y,可得出下面的式子:
也就是说,要使xpyq取得最大值,需要x和y满足上面的关系。
同理可证:
在x+y+z保持不变的情况下,当x:y:z=p:q:r时,xpyqzr值最大;
在x+y+z+t保持不变的情况下,当x:y:z:t=p:q:r:u时,xpyqzrtu值最大;
……
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